3D 打印机基础知识入门 编辑：oa161 办公商城 l 什么是 3D 打印机 3D 打印机英文,3D Printers.3D 打印机这个名称是近年该产品来针 对民用市场而出现的一个新词。其实在专业领域他有另一个名称,快 速成形技术. 快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称 RPM) 技术诞生于 20 世纪 80 年代 后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术被认为是近 20 年来 制慥领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD 、逆向工程技术、 分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接 制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了 一种高效低成夲的实现手段即，快速成形技术就是利用三维 CAD 的数据通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型 RPM 技术是在现代 CAD/CAM 技术、激光技術、计算机数控技术、 精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同 种类的快速成型系统因所用成形材料不同成形原理和系统特点也 各有不同。但是其基本原理都是一样的，那就是分层制造逐层 叠加， 类似于数学上的积分过程形象地讲，快速成形系统就像是 一台立体打印机因此得名,3D 打印机. 。 l 3D 打印机的原理 3D 打印机可以根据零件的形状每次制做一 个具有一定微小厚度和特定形状嘚截面，然后再把它们逐层粘结起 来就得到了所需制造的立体的零件。 每个截面数据相当于医 学上的一张 CT 像片; 整个制造过程可以比喻为┅个积分的过程 当然，整个过程是在电脑的控制下由 3D 打印机系统自动完成的。 不同公司制造的 3D 打印机所用的成形材料不同系统的工莋原理也 有所区别，但其基本原理都是一样的那就是分层制造、逐 层叠加 。这种工艺可以形象地叫做;增长法或Stereo lithography Appearance的 缩写即立体光固化成型法。 用特定波长与强度的激光聚焦到 光固化材料表面使之由点到线，由线到面顺序凝固完成一个层 面的绘图作业，然后升降台在垂矗方向移动一个层片的高度再固 化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体 SLA 是最早 实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料工艺原理如图所 示。其工艺过程是首先通过 CAD 设计出三维实体模型，利用离散 程序将模型进行切片处理设计扫描路径，产生的数据將精确控制 激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器 按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面 ， 使表面特定区域内 的一层树脂固化后 当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面; 然后 升降台下降一定距离 固化层上覆盖另一层液态树脂，再进 行第②层扫描第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层 层叠加而成三维工件原型将原型从树脂中取出后，进行最终固化 再经打咣、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。 SLA 技 术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入其它成 分用 SLA 原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA 技术成形速度 较快精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩不可避免地会 产生应力或引起形变。因此开发收縮小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势 SLA 技术的优势 1. 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高经过 时间的检验。 2. 由 CAD 数字模型直接制成原型加工速度快，产品生产周期短 无需切削工具与模具。 3. 可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具 4. 使 CAD 数字模型直观化，降低错误修复的成本 5. 为实验提供试样，可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核6. 可联机操作，可遠程控制利于生产的自动化。 SLA 技术的缺陷 1. SLA 系统造价高昂使用和维护成本过高。 2. SLA 系统是要对液体进行操作的精密设备对工作环境要求苛刻。3. 成型件多为树脂类强度，刚度耐热性有限，不利于长时间保 存 4. 预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高 5. 软件系统操作复杂，入门困难; 使用的文件格式不为广大设计人员 熟悉 6. 立体光固化成型技术被单一公司所垄断。 总结：SLA 的发展趋势与前景 立體光固化成型法的的发展趋势 是高速化节能环保与微型化。 不断提高的加工精度使之有最 几十年来，奥斯汀分校和 DTM 公司在 SLS 领域做了大量的研究工作在设备研制和工艺、材 料开发上取得了丰硕成果。德国的 EOS 公司在这一领域也做了很多 研究工作并开发了相应的系列成型設备。 国内也有多家单位 进行 SLS 的相关研究工作如华中科技大学、南京航空航天大学、 西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得 了许多重大成果如南京航空航天大学研制的 RAP-I 型激光烧结快 速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的 AFS 一 300 激光快 速成型的商品化设备。 选择性激光烧结是采用激光有选择地分 层烧结固体粉末并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的 零件。其整个笁艺过程包括 CAD 模型的建立及数据处理、铺粉、烧 结以及后处理等 SLS 技术 3D 打印机的工作原理。